Сперматогенез

Сперматогенез – это развитие гаплоидных сперматозоидов из половых клеток яичка в семявыносящих канальцах. В базальной мембране канальцев находятся стволовые клетки, которые митотически делятся, чтобы запустить процедуру сперматогенеза. Стволовые клетки сперматогенеза - другое название этих стволовых клеток. Типы A и B — это две клетки, которые образуются в результате деления стволовых клеток. Один тип клеток пополняет стволовые клетки, т.е. тип А и первичные сперматоциты образуются путем дифференцировки клеток типа В. Конечным продуктом сперматогенеза является продукция гаплоидных сперматид, которые образуются в результате II мейотического деления вторичных сперматоцитов, а этот вторичный сперматоцит образуется в результате I мейотического деления первичного сперматоцита . Один первичный сперматоцит дает два вторичных сперматоцита, а каждый из этих двух вторичных сперматоцитов дает две сперматиды. В процессе спермиогенеза сперматиды превращаются в сперматозоиды .

Сперматозоиды – это в основном взрослые сперматозоиды. Итак, один первичный сперматоцит продуцирует четыре гаплоидных сперматозоида. У большинства организмов, размножающихся половым путем, сперматозоиды представляют собой зрелые мужские гаметы. Таким образом, можно сказать, что оогенез у самок и сперматогенез у самцов является у них вариантом гаметогенеза. У млекопитающих этот процесс происходит в семенных канальцах семенников самцов. Сперматогенез — очень важный процесс полового размножения, и этот процесс происходит при некоторых оптимальных условиях. Эти оптимальные условия важно соблюдать, чтобы завершить этот процесс с полной эффективностью. В регуляции этого процесса есть некоторые последствия, такие как модификации гистонов и метилирование ДНК. С возрастом у мужчин наблюдается снижение качества и количества сперматозоидов.

Обычно этот процесс начинается с началом полового созревания и продолжается до смерти. Люмен является хранилищем для зрелых сперматозоидов. Отправной точкой этого процесса являются семенные канальцы. Клетки перемещаются по трубкам, пока не созреют и не достигнут просвета. В частности, нижняя часть — это место, где начинается процесс, и оттуда клетки продвигаются глубже внутри трубок и текут в нем, пока не созреют и не достигнут просвета, где они, наконец, хранятся. В трубке одновременно происходит множество делений. Эти этапы можно увидеть после поперечного разреза трубы. О сперматогенной волне говорят, когда одновременно наблюдаются разные стадии созревания.

Причина сперматогенеза

Для образования зиготы необходимы две вещи: мужские и женские гаметы. Женская гамета образуется в результате оогенеза, тогда как мужская гамета, обычно известная как сперматозоиды или сперматозоиды, образуется в результате сперматогенеза. Чтобы зигота была диплоидной, обе гаметы должны быть гаплоидными. Мужчины и женщины вносят половину числа хромосом, из-за чего в новом потомстве можно увидеть вариации. Если родительские гаметы не сформированы должным образом, то есть если они не гаплоидны, это может вызвать множество различных аномалий у нового потомства, таких как синдром Дауна, синдром Клайнфельтера и самопроизвольный аборт плода. Итак, для производства эффективной мужской гаметы этот процесс очень важен.

Вхождение

В мужской репродуктивной системе есть несколько структур, в которых происходит сперматогенез. В придатках семенников мужские гаметы созревают и сохраняются до их эякуляции. Начальная стадия - яички, затем они достигают придатка яичка. Незрелые сперматозоиды образуются в просвете или в самой внутренней части внутренней стенки канальца. Здесь, в стенке канальца, сперматогониальные стволовые клетки начинают делиться в центростремительном направлении. Придатки яичек – место созревания сперматозоидов. Для созревания сперматозоидов им необходима более низкая температура, т. е. на 1-8 градусов Цельсия ниже температуры тела и такая температура поддерживается в яичках или мошонке. То есть они хранятся в определенном месте. Не будет искажения количества сперматозоидов или их жизнеспособности при небольшом колебании температуры.

Временной период

Согласно меченным тритием биоптатам, весь процесс сперматогенеза занимает 74 дня, а согласно измерениям часов ДНК эта процедура занимает 120 дней. При включении транспорта по воздуховодной системе требуется 3 месяца. Ежедневно яички вырабатывают 200-300 миллионов сперматозоидов. Из 200-300 миллионов сперматозоидов только половина или 100 миллионов сперматозоидов становятся жизнеспособными.

Этапы

Существуют разные стадии этого процесса в зависимости от разных клеток организма. Это следующие

Сперматоцитогенез

Гаметоцитогенез у мужчин известен как сперматоцитогенез. Этот процесс отвечает за производство гаплоидных сперматоцитов. В сперматоцитогенезе первичные диплоидные сперматоциты образуются в базальном отделе семенных канальцев из диплоидного сперматогония посредством митотического деления. Следующим пунктом назначения этих первичных сперматоцитов является адлюминальный компартмент. Здесь, в этом компартменте, образуются вторичные сперматоциты, а также удваивается ДНК. Здесь делением, посредством которого образуются вторичные сперматоциты, является мейотическое I деление. Генетическая изменчивость увеличивается с делением, так как происходит хромосомный кроссинговер и случайное включение родительских хромосом. В этом процессе важную роль играет DDR (DNA Damage Response). Во время сперматогенеза динамика аппарата DDR регулируется при связывании белка FMRP с мейотическими хромосомами. В репарации поврежденной ДНК жизненно важную роль играют белки FMRP. Сперматогониальные стволовые клетки митотически делятся и увеличивают свое количество, и все эти клетки не трансформируются в сперматозоиды, чтобы у индивидуума не закончились сперматогониальные стволовые клетки.

Сперматогенез

Превращение вторичных сперматоцитов в сперматиды известно как сперматидогенез. В исторических исследованиях эта стадия встречается редко, поскольку вторичные сперматоциты быстро делятся в ходе II деления мейоза и трансформируются в гаплоидные сперматиды.

Спермиогенез

По мере роста микротрубочки на одной из центриолей сперматиды начинают формировать хвостики, после чего эти микротрубочки превращаются в базальное тельце. Этот процесс известен как спермиогенез. Также из этих микротрубочек образуются аксонемы. Позже, в процессе редукции центросом, в центриоль вносятся некоторые модификации. Чтобы обеспечить достаточное количество энергии в средней части хвоста, митохондрии располагаются вокруг аксонемы, что делает эту часть более толстой. ДНК сперматид конденсирована, так как она также прошла упаковку. При удлинении сперматид основные белки заменяются протаминами при упаковке ДНК. Тестостерон убирает ненужную цитоплазму и органеллы и под влиянием которых сперматиды достигают своего созревания. Семенники имеют клетки Сертоли, которые фагоцитируют остаточное тело. Сейчас сперматозоиды созрели, но подвижность в них отсутствует. Спермиация – выход зрелых сперматозоидов из клеток Сертоли в семенные канальцы.

Гормональный контроль

Гормональный контроль сперматогенеза отличается от вида к виду. Это не известно должным образом у людей. Взаимодействие между гипофизом, гипоталамусом и клетками Лейдига в период полового созревания запускает процесс сперматогенеза. Тестостерон и фолликулостимулирующий гормон (ФСГ) также могут инициировать сперматогенез в отсутствие гипофиза. Помимо индукции выработки тестостерона гонадами ЛГ (лютеинизирующий гормон) также играет небольшую роль в сперматогенезе. ФСГ стимулирует образование гемато-тестикулярного барьера и продукцию андрогенсвязывающего белка (АСБ) клетками Сертоли. Для инициации и поддержания сперматогенеза очень важно поддерживать уровень тестостерона, что и делается с помощью АД. После развития яичек для поддержания сперматогенеза требуется только тестостерон. Более того, ФСГ необходим для инициации выделения тестостерона в яичках. Избегая апоптоза сперматогоний типа А, можно увеличить продукцию сперматозоидов наряду с повышенным уровнем ФСГ. Уровень ФСГ может быть снижен с помощью гормона ингибина. Подавление проапоптотических сигналов поддерживает процесс сперматогенеза с помощью гонадотропинов, а также способствует выживанию сперматогенных клеток. Благодаря выработке гормонов клетки Сертоли играют свою роль в сперматогенезе. Они вырабатывают такие гормоны, как ингибин и эстрадиол. Наряду с продукцией тестостерона клетки Лейдига также вырабатывают эстрадиол. У животных эстроген является важным гормоном для сперматогенеза. Другим гормоном, важным для сперматогенеза, является пролактин.

Функция

Основная функция сперматозоидов – слияние с яйцеклеткой. Сперматозоиды — это мужские гаметы, которым суждено оплодотворить женскую гамету — яйцеклетку. В результате слияния этих двух новых потомков образуется так называемая зигота. Затем эта зигота трансформируется в эмбрион, который имплантируется в матку, откуда начинается беременность. Сперматозоиды первоначально эякулируются в репродуктивные пути самок, откуда они достигают яичника после разрушения многих стенок, а затем после некоторых химических реакций происходит слияние мужской и женской гамет.

Еще одной важной функцией сперматозоидов является определение пола ребенка. Как мы все знаем, женщины несут два одинаковых набора хромосом, то есть XX, тогда как мужчины несут два разных набора хромосом, то есть XY. Во время образования гамет в результате мейотического деления эти диплоидные хромосомы делятся на гаплоидные гаметы. Согласно закону независимого ассортимента Мендала любая мужская гамета может слиться с любой женской гаметой. Итак, пол ребенка зависит только от мужских гамет, т. е. сперматозоидов или сперматозоидов. Если X самца сливается с X самки, то потомство будет XX, то есть девочка, а если Y самца сливается с X самки, то потомство будет XY, то есть мальчик.

Сперматозоиды также содержат химические вещества, которые используются, когда происходят реакции между сперматозоидом и яичником. Более того, сперматозоиды также подают сигналы яичнику, посредством которых яичник распознает, что сперматозоиды принадлежат к одному и тому же виду. Например, яичник человека с помощью этих сигналов распознает человеческую сперму, то же самое происходит с любыми другими видами, такими как собаки и т. д.

Болезни

Заболевания, связанные со сперматогенезом, приведены ниже:

олигоспермия

Термин, который используется для обозначения низкого количества сперматозоидов. В одном миллилитре спермы нормальное количество сперматозоидов составляет 15 миллионов. Если количество меньше этого, то это состояние считается состоянием олигоспермии. Другое название этого заболевания – олигозооспермия.

Симптомы. Основным симптомом этого заболевания является низкое количество сперматозоидов и невозможность зачать ребенка даже после одного года незащищенного полового акта.

Причина - Для этого заболевания известно несколько различных причин, а именно:

• Наркотики
• Нагревать
• Токсины (экологические токсины)
• Генетические заболевания
• Инфекционное заболевание
• Гормоны и блокировки

азооспермия

Отсутствие сперматозоидов в выделениях во время оргазма известно как азооспермия. Любая закупорка половых путей может вызвать это заболевание. Обычно это можно вылечить, и фертильность может быть восстановлена.

Симптомы. При медицинском осмотре можно диагностировать отсутствие сперматозоидов в образце и проблемы с зачатием ребенка.

Причина

• Закупорка семявыводящих протоков, эякуляторных протоков и придатка яичка вызывает азооспермию.
• Закупорка может произойти по причинам, указанным ниже, в определенных областях, таких как семявыносящие протоки, семявыносящие протоки и придатки яичка.
• Воспаление
• Инфекционное заболевание
• Травма или травма
• Развитие кисты
• Операции

Часто задаваемые вопросы о сперматогенезе

Вопрос 1: Назовите факторы, влияющие на сперматогенез.

Отвечать:

There are many factors which can affect spermatogenesis in one way or another. The wall of seminiferous tubules i.e., seminiferous epithelium is precise to dietary deficiencies, increased temperature, metals (lead and cadmium), alcohol, dioxin, X-ray exposure and infectious diseases. When any of these factors are there in tubules then it affects spermatogenesis of that individual which leads to many consequences.

Вопрос 2: Назовите самую продолжительную фазу сперматогенеза и объясните, почему она самая продолжительная?

Отвечать:

The maturation phase is the longest phase in spermatogenesis. The maturation phase is known as the longest phase as all the division in spermatogenesis happens in this phase like the meiotic I division which transforms primary spermatocyte to secondary spermatocyte. Moreover, the division due to which secondary spermatocyte changes into haploid spermatocyte is also a part of the maturation phase. All the division take their own time which makes this phase the longest in spermatogenesis.

Вопрос 3: Объясните образование сперматозоидов.

Отвечать:

Generally, two testes are present in males. Testosterone is formed from testes. A Male’s primary sex organ and sperm-producing organ is the testes. Seminiferous tubules are present in testes. The appearance of seminiferous tubules is like coiled masses inside tubules. Spermatogenesis, a process through which sperms are produced takes place in coiled masses inside testes. The normal production of sperms per milliliter is approx.15 million. If the count decreases which can happen due for many reasons leads to a condition called oligospermia.

Вопрос 4: Укажите состав сперматозоидов и в каком возрасте человек начинает производить сперматозоиды.

Отвечать:

The male reproductive system produces a complex substance which is known as semen. Components present in semen are mucus which is a lubricating substance, water, and plasma. Important nutrients are also present in semen in small quantities like Calcium, Fructose, Citrate, Glucose, Magnesium, Lactic Acid, Protein, Zinc, and Potassium. Calories content is 5-25 in semen. Normally with the onset of puberty at the age of 13-15 sperm production starts in males.

Вопрос 5: Присутствует ли ДНК в сперме, и если да, то где она расположена?

Отвечать:

Yes, DNA is present in sperms. It is present in the head of sperms which when combined with the DNA of a female egg then gives rise to a new individual. The acrosome is the head of the sperm which contains the genetic material and it also helps sperms to penetrate into the egg of the female.